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HINTERGRUND
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hochspannungskomponentenanordnung und ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Mechanismus, der als „Interlock“ bezeichnet wird, wird in eine Hochspannungsvorrichtung, in die eine Hochspannung eingespeist wird, eingebaut, um auf sichere Weise die Zufuhr von Hochspannung abzuschalten, wenn der Zugang ins Innere der Vorrichtung für Wartungsarbeiten oder dergleichen erforderlich ist. Zum Beispiel offenbart die
JP 2013- 138 570 A , dass ein Verbinder für eine Interlock-Verbindung hergestellt wird und an einer Hochspannungsvorrichtung angebracht wird. Wenn dieser Verbinder für eine Interlock-Verbindung von der Hochspannungsvorrichtung abgenommen wird, so wird die Zufuhr von Hochspannung gestoppt. Der in der
JP 2013- 138 570 A offenbarte Verbinder für eine Interlock-Verbindung hat eine Halterung, die einen Überhang aufweist. Der Verbinder für eine Interlock-Verbindung ist so ausgestaltet, dass, wenn der Verbinder für eine Interlock-Verbindung an der Hochspannungsvorrichtung angebracht wird, die Halterung des Verbinders für eine Interlock-Verbindung einen Bolzen bedeckt, der die Abdeckung der Hochspannungsvorrichtung an einem Gehäusekörper befestigt. Eine ähnlich gestaltete Interlockschaltung ist aus der
JP 2011- 244 580 A bekannt.
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Dementsprechend kann bei der in der
JP 2013-138 570 A offenbarten Struktur die Abdeckung des Gehäusekörpers nicht geöffnet werden, wenn nicht der Verbinder für eine Interlock-Verbindung abgenommen wird. Wenn aber die Struktur auf eine Hochspannungskomponentenanordnung angewendet wird, die eine große Anzahl von Hochspannungskomponenten umfasst, so erfordert sie einen Interlock-Mechanismus für jede der mehreren Hochspannungskomponenten, wodurch möglicherweise die Anzahl der Komponenten zunehmen kann.
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Eine Hochspannungskomponentenanordnung mit einer ersten Hochspannungskomponente und einer zweiten Komponente, einem Gehäuse mit einem Deckel und einem Befestigungselement sowie einer Aufnahme, an der die zweite Komponente angebracht ist, und einer Abschaltvorrichtung ist aus der
DE 11 2012 006 071 T5 sowie der
DE 10 2016 212 493 A1 bekannt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Hochspannungskomponentenanordnung bereitgestellt. Die Hochspannungskomponentenanordnung umfasst eine erste Hochspannungskomponente und eine zweite Hochspannungskomponente, die jeweils bei Empfang von Hochspannung von einer Versorgungsquelle arbeiten, einen Gehäusekörper, um die erste Hochspannungskomponente darin aufzunehmen, einen Deckel, der an dem Gehäusekörper anzubringen ist, um den Zugang ins Innere des Gehäusekörpers in einem Zustand zu verhindern, wo der Deckel an dem Gehäusekörper angebracht ist, ein Befestigungselement, das in einem Befestigungszustand zu befestigen ist, um den Deckel so zu fixieren, dass er sich nicht von dem Gehäusekörper löst, eine Aufnahme, an der die zweite Hochspannungskomponente angebracht ist, wobei die Aufnahme an einer Position angeordnet ist, die ein Lösen des Befestigungselements aus dem Befestigungszustand verhindert, während die Aufnahme die zweite Hochspannungskomponente angebracht aufnimmt, und eine Abschaltvorrichtung zum Abschalten der Zufuhr der Hochspannung von der Versorgungsquelle beim Lösen der zweiten Hochspannungskomponente von der Aufnahme.
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Um die erste Hochspannungskomponente abzunehmen, wird die zweite Hochspannungskomponente aus der Aufnahme genommen, und dann wird das Befestigungselement des Gehäusekörpers abgenommen, und der Deckel wird geöffnet. Gemäß dem hier besprochenen Aspekt kann der Deckel des Gehäusekörpers nicht geöffnet werden, wenn nicht die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst wird. Um den Deckel zu öffnen, muss die zweite Hochspannungskomponente aus der Aufnahme genommen werden. Wenn die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst wird, so schaltet die Abschaltvorrichtung die Zufuhr der Hochspannung von der Versorgungsquelle ab, und somit wird keine Hochspannung mehr zu der Hochspannungskomponentenanordnung geleitet. Infolge dessen besteht keine Notwendigkeit, einen Interlock-Mechanismus in der ersten Hochspannungskomponente bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich zu der ersten Hochspannungskomponente bereitgestellt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Stromversorgungssystemkreises von einem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug veranschaulicht.
- 2 ist eine Seitenansicht eines ersten Hochspannungsmoduls.
- 3 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls.
- 4 ist eine erläuternde Ansicht, die eine schematische Ausgestaltung einer Abschaltvorrichtung veranschaulicht.
- 5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Ausgestaltung eines Verbinders und einer Aufnahme veranschaulicht.
- 6 ist eine Seitenansicht eines ersten Hochspannungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 7 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 8 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Stromversorgungssystemkreises von einem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
- 9 ist eine Vorderansicht eines ersten Hochspannungsmoduls gemäß der dritten Ausführungsform.
- 10 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls gemäß der dritten Ausführungsform.
- 11 zeigt einer Modifizierung einer Abschaltvorrichtung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform:
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Als eine Ausführungsform wird eine Hochspannungskomponentenanordnung beschrieben, die zwei Hochspannungskomponenten umfasst. Die Hochspannungskomponentenanordnung wird zum Beispiel als ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug verwendet. Eine erste Hochspannungskomponente unter den zwei Hochspannungskomponenten ist ein Inverter, der in einem ersten Hochspannungsmodul 20 enthalten ist, und eine zweite Hochspannungskomponente ist ein zweites Hochspannungsmodul 150 zum Zuführen von Hochspannung zu dem ersten Hochspannungsmodul 20. Genauer gesagt, hat das zweite Hochspannungsmodul 150 eine Hochspannungsverdrahtung zum Zuführen von Hochspannung und einen Verbinder 155, der an dem distalen Endabschnitt der Hochspannungsverdrahtung angeordnet ist. Die Verdrahtung und der Verbinder 155 werden gemeinsam als „zweites Hochspannungsmodul 150“ bezeichnet. Der Verbinder 155 des zweiten Hochspannungsmoduls 150 ist mit einer Aufnahme 255 verbunden, die an dem ersten Hochspannungsmodul 20 angeordnet ist. Diese Ausgestaltungen und dergleichen werden später noch ausführlich beschrieben. Zuerst wird die gesamte Ausgestaltung eines Stromversorgungssystems für ein Fahrzeug 10 beschrieben, welches das erste Hochspannungsmodul 20 und das zweite Hochspannungsmodul 150 aufweist. Es ist anzumerken, dass die in einem Fahrzeug verwendete Hochspannung als eine Hochspannung (60 V oder mehr) entsprechend den japanischen Gesetzen und Vorschriften angenommen wird. Es kann aber auch eine Spannung als Hochspannung eingestellt werden, die höher als die Spannung ist, die in anderen Standards oder Gesetzen und Vorschriften eines Einreichungslandes definiert sein kann.
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1 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Stromversorgungssystemskreises des Stromversorgungssystems für ein Fahrzeug 10 veranschaulicht. Das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 umfasst eine Brennstoffzelle 100, einen Brennstoffzellenkonverter 120 (in der Spezifikation als „BZ-Konverter 120“ abgekürzt und in der Figur als „BZK“ angegeben), einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 (in der Figur als „GGW“ angegeben), ein Systemhauptrelais 160 (als „Relais 160“ abgekürzt), eine Sekundärbatterie 170, einen Inverter für einen Fahrmotor 180, einen Fahrmotor 190, das erste Hochspannungsmodul 20, das zweite Hochspannungsmodul 150, einen Brennstoffgastank 230, eine Brennstoffgaspumpe 220, eine Kühlmittelpumpe 250, einen Kühler 260 und eine Steuereinheit 300 (auch als „ECU 300“ bezeichnet). Obgleich das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 ein Oxidansgassystem aufweist, wird auf seine Veranschaulichung und Beschreibung verzichtet.
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Die Brennstoffzelle 100 und der BZ-Konverter 120 sind über eine erste Hochspannungsverdrahtung 110 miteinander verbunden. Der BZ-Konverter 120 und der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 sind über eine zweite Hochspannungsverdrahtung 130 miteinander verbunden. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 und die Sekundärbatterie 170 sind über das zweite Hochspannungsmodul 150 miteinander verbunden, das eine Hochspannungsverdrahtung aufweist. Die Hochspannungsverdrahtung des zweiten Hochspannungsmoduls 150 hat das Relais 160, das mit einem Kontakt versehen ist. Das Relais 160 ist mit der Steuereinheit 300 über eine Relaissteuerleitung 320 verbunden. Die zweite Hochspannungsverdrahtung 130 ist mit dem Inverter für den Fahrmotor 180 verbunden, und ein Ausgang des Inverters für den Fahrmotor 180 ist mit dem Fahrmotor 190 verbunden. Der Inverter für den Fahrmotor 180 konvertiert Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom und speist den dreiphasigen Wechselstrom in den Fahrmotor 190 ein. Der Fahrmotor 190 treibt ein (nicht gezeigtes) Antriebsrad eines Fahrzeugs an, das mit dem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 ausgestattet ist.
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Die Brennstoffzelle 100 ist ein Stromgenerator zum Erzeugen von Gleichstrom durch Reagieren von Brennstoffgas mit Oxidansgas. Die Brennstoffzelle 100 empfängt das von dem Brennstoffgastank 230 zugeführte Brennstoffgas. Es ist anzumerken, dass, da das durch die Brennstoffzelle 100 abgegebene Brennstoffabgas unreagiertes Brennstoffgas enthält, das aus dem Brennstoffgastank 230 zugeführte Brennstoffgas und das durch die Brennstoffgaspumpe 220 zirkulierte Brennstoffabgas vermischt und zu der Brennstoffzelle 100 geleitet werden können.
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Der BZ-Konverter 120 ist ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Aufwärtstransformieren der Spannung von Gleichstrom, der durch die Brennstoffzelle 100 ausgegeben wird, zu der Spannung, die zum Antreiben des Fahrmotors 190 geeignet ist. Der BZ-Konverter 120 umfasst in seinem Inneren ein (nicht gezeigtes) Relais. Wenn das Relais 160 geöffnet wird (auch als „in einem Aus-Zustand befindlich“ bezeichnet), so schaltet die Steuereinheit 300 auch das Relais in dem BZ-Konverter 120 aus, um die erste Hochspannungsverdrahtung 110 und die zweite Hochspannungsverdrahtung 130 elektrisch voneinander zu trennen.
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Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 ist ein bidirektionaler Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler. In einem Beispiel führt der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 eine Aufwärtstransformierung der Spannung der Sekundärbatterie 170 auf die Spannung durch, die zum Antreiben des Fahrmotors 190 geeignet ist, um die aufwärtskonvertierte Spannung in den Fahrmotor 190 einzuspeisen. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 übernimmt auch eine Abwärtstransformierung der Spannung der durch den Fahrmotor 190 erzeugten regenerativen elektrischen Leistung oder der durch den BZ-Konverter 120 aufwärtstransformierten Spannung des Gleichstroms, nachdem er durch die Brennstoffzelle 100 erzeugt wurde, auf die Spannung der Sekundärbatterie 170, so dass die Sekundärbatterie 170 geladen wird. Die Sekundärbatterie 170 ist zum Beispiel als eine Nickel-Wasserstoff-Batterie, eine Lithiumionenbatterie oder dergleichen ausgestaltet. Das Relais 160 ist ein elektromagnetischer Schalter zum Abschalten der Leistungsübertragung zwischen der Sekundärbatterie 170 und dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 und zum Abschalten der Stromversorgung von der Sekundärbatterie 170 zu dem ersten Hochspannungsmodul 20. Die Hochspannungsverdrahtung des zweiten Hochspannungsmoduls 150 zweigt an einer Position ab, die näher an dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 140 als an dem Relais 160 liegt. Der Verbinder 155 ist an dem distalen Endabschnitt der abzweigenden Verdrahtung angeordnet. Der Verbinder 155 ist dafür ausgelegt, mit der Aufnahme 255 des ersten Hochspannungsmoduls 20, der zu verbinden ist.
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Das erste Hochspannungsmodul 20 umfasst einen Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, einen Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 und drei Aufnahmen: eine Aufnahme 255, eine Aufnahme 245 und eine Aufnahme 275. Der Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 und der Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 sind jeweils mit der Aufnahme 255 über eine Verdrahtung im Inneren des ersten Hochspannungsmoduls 20 verbunden. Der Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 ist ebenfalls mit der Aufnahme 245 über eine Verdrahtung im Inneren des ersten Hochspannungsmoduls 20 verbunden. Der Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 ist mit der Aufnahme 275 über eine Verdrahtung im Inneren des ersten Hochspannungsmoduls 20 verbunden. Das erste Hochspannungsmodul 20 empfängt eine Stromversorgung über die Aufnahme 255, konvertiert den Strom in Wechselstrom durch den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 und den Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 und gibt den Wechselstrom über die Aufnahmen 245 und 275 jeweils an die Brennstoffgaspumpe 220 und die Kühlmittelpumpe 250 aus.
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Die Aufnahme 245 ist mit der Brennstoffgaspumpe 220 über einen Verbinder 240 und eine Verdrahtung für die Brennstoffgaspumpenantrieb 242 verbunden. Der Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 ist ein Inverter zum Antreiben der Brennstoffgaspumpe 220. Das durch die Brennstoffzelle 100 abgegebene Brennstoffabgas enthält im Allgemeinen unreagiertes Brennstoffgas. Die Brennstoffgaspumpe 220 zirkuliert das durch die Brennstoffzelle 100 abgegebene Brennstoffabgas zu einem Brennstoffgaszuleitungsrohr.
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Die Aufnahme 275 ist mit der Kühlmittelpumpe 250 über einen Verbinder 270 und eine Verdrahtung für den Kühlmittelpumpenantrieb 272 verbunden. Der Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 ist ein Inverter zum Antreiben der Kühlmittelpumpe 250. Die Kühlmittelpumpe 250 zirkuliert Kühlmittel zwischen der Brennstoffzelle 100 und dem Kühler 260 durch Leiten des durch die Brennstoffzelle 100 abgegebenen Kühlmittels zu dem Kühler 260 und Zuführen des in dem Kühler 260 abgekühlten Kühlmittels zu der Brennstoffzelle 100.
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Die Steuereinheit 300 steuert vollständig das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10. Die Steuereinheit 300 steuert das Ein- und Ausschalten des Relais 160. In der ersten Ausführungsform (und auch in anderen Ausführungsformen) wird eine Energiequelle, die sich von der Brennstoffzelle 100 und der Sekundärbatterie 170 unterscheidet, zum Beispiel eine (nicht gezeigte) Bleibatterie, als eine Energiequelle der Steuereinheit 300 verwendet. Dementsprechend wird selbst dann, wenn das Relais 160 in einem Aus-Zustand ist, der Steuereinheit 300 Strom zugeführt, so dass die Steuereinheit 300 in der Lage ist, das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 zu steuern.
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2 ist eine Seitenansicht des ersten Hochspannungsmoduls 20. 3 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls 20. Die Elemente, die mit durchbrochenen Linien in 2 und 3 angedeutet sind, sind nicht direkt sichtbare Elemente, die durch andere Elemente verborgen sind. Das erste Hochspannungsmodul 20 ist dafür ausgestaltet, den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, den Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 und die Aufnahmen 255, 245 und 275 in einem Behälter aufzunehmen, der aus einem Gehäusekörper 21 und einem Deckel 22 besteht. Der Gehäusekörper 21 ist ein hohler, rechteckiger, parallelflachförmiger Behälter, der den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 und den Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 enthält und der an einer Fläche offen ist. Der Deckel 22 ist ein Element in einer im Wesentlichen rechteckigen Plattenform, der an der geöffneten Fläche des Gehäusekörpers 21 anzubringen ist. Der Deckel 22 ist mit einem Bolzen 23 und einem Bolzen 24 jeweils an dem Gehäusekörper 21 an einem Außenrandabschnitt des Gehäusekörpers 21 so befestigt, dass er sich nicht von dem Gehäusekörper 21 löst. In einem Zustand, in dem der Deckel 22 an dem Gehäusekörper 21 befestigt ist, wird der Zugang ins Innere des Gehäusekörpers 21 verhindert. Es ist anzumerken, dass der Bolzen 23 und der Bolzen 24 zwar insofern gleich sind, als sie Befestigungselemente sind, die in einem Befestigungszustand so zu befestigen sind, dass sie den Deckel 22 an dem Gehäusekörper 21 fixieren, dass sie aber unter verschiedenen Umständen bereitgestellt sind, weshalb verschiedene Bezugszahlen zur Unterscheidung zugewiesen sind. Der Bolzen 23 ist an einer Position angeordnet, wo der Bolzen 23 selbst dann abgenommen werden kann, wenn der Verbinder 155 mit der Aufnahme 255 verbunden ist. Im Gegensatz dazu ist der Bolzen 24 an einer Position angeordnet, wo der Bolzen 24 nicht abgenommen werden kann, um einen Befestigungszustand zu lösen, wenn der Verbinder 155 mit der Aufnahme 255 verbunden ist.
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Wie oben beschrieben, hat das zweite Hochspannungsmodul 150 den Verbinder 155 an dem Endabschnitt der abzweigenden Hochspannungsverdrahtung. Der Verbinder 155 hat einen Flansch, der in Richtung eines Außenrandes des Gehäusekörpers 21 von der Aufnahme 255 her so überhängt, dass der Bolzen 24 in einem Zustand verborgen wird, in dem der Verbinder 155 in die Aufnahme 255 eingeführt ist. Wenn also der Verbinder 155 mit der Aufnahme 255 verbunden ist, so wird der Bolzen 24, der an dem Außenrandabschnitt des Deckels 22 angebracht ist, durch den Verbinder 155 verborgen. Die konkrete Ausgestaltung des Flansches wird später beschrieben. Dementsprechend ist in dem Zustand, in dem der Verbinder 155 mit der Aufnahme 255 verbunden ist, der Bolzen 24 nicht abnehmbar, und somit ist der Deckel 22 nicht abnehmbar. Wenn hingegen der Verbinder 155 aus der Aufnahme 255 genommen wird, so wird der Bolzen 24 abnehmbar, und somit wird der Deckel 22 abnehmbar.
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4 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung einer Abschaltvorrichtung 305 veranschaulicht, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Die Abschaltvorrichtung 305 umfasst eine erste Steuerleitung 310, die Relaissteuerleitung 320 und drei Schalter: einen Schalter 255s, einen Schalter 245s und einen Schalter 275s. Die erste Steuerleitung 310 hat einen Pull-up-Widerstand 315 zwischen einem Knoten N1 und einer Stromversorgung, und hat die drei Schalter 255s, 245s und 275s zwischen dem Knoten N1 und Erde in Reihe geschaltet. Es ist anzumerken, dass jede beliebige Reihenfolge der drei Schalter 255s, 245s und 275s möglich ist. Der Knoten N1 ist mit der Steuereinheit 300 verbunden. Es ist anzumerken, dass die Abschaltvorrichtung 305 mit einem Pull-down-Widerstand zur Verbindung mit Erde anstelle des Pull-up-Widerstands 315 ausgestaltet sein kann. In diesem Fall hat die erste Steuerleitung 310 die drei Schalter 255s, 245s und 275s zwischen einer Stromversorgung und dem Knoten N1 in Reihe geschaltet.
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Unter der Annahme, dass durch die Schalter 255s, 245s und 275s keine Spannung abwärtstransformiert wird (Ein-Widerstand ist im Wesentlichen null), wird, wenn alle drei Schalter 255s, 245s und 275s eingeschaltet und jeweils in einen leitenden Zustand gebracht werden, das Potenzial des Knotens N1 im Wesentlichen das Erdungspotenzial. Wenn hingegen einer der drei Schalter 255s, 245s, 275s abgeschaltet wird und in einen nicht-leitenden Zustand übergeht, so fließt kein Strom durch den Pull-up-Widerstand 315, und somit wird keine Spannung durch den Pull-up-Widerstand 315 abwärtstransformiert. Dementsprechend wird das Potenzial des Knotens N1 im Wesentlichen ein Stromversorgungspotenzial. Durch Feststellen des Potenzials des Knotens N1 ist die Steuereinheit 300 in der Lage zu bestimmen, ob alle drei Schalter 255s, 245s und 275s in einem Ein-Zustand sind oder ob einer der drei Schalter 255s, 245s und 275s in einem Aus-Zustand ist. Als Nächstes wird der Ein! Aus-Zustand des Schalters 255s in Bezug auf die Struktur des Verbinders 155 und die Aufnahme 255 beschrieben.
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5 ist eine erläuternde Ansicht, die Ausgestaltungen des Verbinders 155 und der Aufnahme 255 veranschaulicht. Der Verbinder 155 ist an dem Endabschnitt der abzweigenden Verdrahtung des zweiten Hochspannungsmoduls 150 angeordnet. Der Verbinder 155 hat einen Flansch 155f zum Verbergen des Bolzens 24. Der Flansch 155f hat eine Größe und eine Form, die das Verbergen des Bolzens 24, der sich in der Nähe der Aufnahme 255 befindet, für den Fall gestattet, dass der Verbinder 155 eingeführt ist in die Aufnahme 255.
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Der Verbinder 155 umfasst eine plus-seitige dritte Hochspannungsverdrahtung 155p, eine minus-seitige dritte Hochspannungsverdrahtung 155n und eine Teil-Steuerleitung 310b. Die Aufnahme 255 umfasst eine plus-seitige Verdrahtung 255p, eine minus-seitige Verdrahtung 255n und eine Teil-Steuerleitung 310a und eine Teil-Steuerleitung 310c der ersten Steuerleitung 310. Die Teil-Steuerleitung 310a ist mit dem Knoten N1 verbunden, und die Teil-Steuerleitung 310c ist mit der Aufnahme 275 verbunden. In dem Zustand, in dem der Verbinder 155 nicht eingeführt ist, sind die Teil-Steuerleitung 310a und die Teil-Steuerleitung 310c nicht leitend miteinander verbunden. Die Verdrahtungen 255p und 255n sind jeweils mit dem Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 und dem Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 verbunden.
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Wenn der Verbinder 155 in die Aufnahme 255 eingeführt ist, so sind die Teil-Steuerleitung 310a und die Teil-Steuerleitung 310c über die Teil-Steuerleitung 310b leitend miteinander verbunden. Wenn der Verbinder 155 aus der Aufnahme 255 genommen wird, so werden die Teil-Steuerleitung 310a und die Teil-Steuerleitung 310c nicht-leitfähig. Je nachdem, ob der Verbinder 155 in die Aufnahme 255 eingeführt ist oder der Verbinder 155 aus der Aufnahme 255 genommen ist, wird ihr Zustand zwischen leitend und nicht-leitend umgeschaltet. Das heißt, das Einführen und Nicht-Einführen des Verbinders 155 funktioniert wie der Schalter 255s. Gleichermaßen funktionieren die Aufnahmen 245 und 275 jeweils als die Schalter 245s, 275s, je nachdem, ob die Verbinder 240, 270 jeweils eingeführt oder herausgenommen sind (siehe 4).
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Wenn das Potenzial des Knotens N1 in 4 niedriger ist als ein zuvor festgelegtes Potenzial, so bestimmt die Steuereinheit 300, dass alle Schalter 255s, 245s und 275s jeweils in einem Ein-Zustand sind, das heißt, dass die Verbinder 155, 240, 270 jeweils in die Aufnahmen 255, 245 und 275 eingeführt sind, und schaltet somit das Relais 160 ein. Wenn das Potenzial des Knotens N1 höher ist als ein zuvor festgelegtes Potenzial, so bestimmt die Steuereinheit 300, dass einer der Schalter 255s, 245s und 275s in einem Aus-Zustand ist, das heißt, dass einer der Verbinder 155, 240, 270 von einer entsprechenden der Aufnahmen 255, 245, 275 abgenommen ist, und schaltet das Relais 160 aus. Infolge dessen wird die Stromversorgung von der Sekundärbatterie 170 zu dem ersten Hochspannungsmodul 20 gestoppt. Wird das Relais 160 ausgeschaltet, so schaltet die Steuereinheit 300 auch das Relais ab, das in dem BZ-Konverter 120 angeordnet ist, wie oben beschrieben. Dementsprechend wird Stromversorgung von der Brennstoffzelle 100 zu dem ersten Hochspannungsmodul 20 ebenfalls gestoppt.
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Wenn ein Mechaniker beabsichtigt, in den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 oder den Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 einzugreifen, so wird mindestens der Verbinder 155 von der Aufnahme 255 abgenommen. In der ersten Ausführungsform wird es einem Mechaniker erst nach dem Abnehmen des Verbinders 155 ermöglicht, den Bolzen 24 zu entfernen. Danach nimmt der Mechaniker die Bolzen 23 und 24 ab und öffnet den Deckel 22. In der ersten Ausführungsform wird, wenn mindestens der Verbinder 155 unter den drei Verbindern 155, 240, 270 abgenommen wird, der Schalter 255s ausgeschaltet, und der Knoten N1 wird auf ein hohes Potenzial (Stromversorgungspotenzial) gesetzt. Wenn das Potenzial des Knotens N1 zu einem hohen Potenzial wird, so schaltet die Steuereinheit 300 das Relais 160 aus. Infolge dessen wird die Stromversorgung zu dem ersten Hochspannungsmodul 20 gestoppt, und der Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 und der Inverter für die Kühlmittelpumpe 210 wird gestoppt.
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Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform der Deckel 22 des Gehäusekörpers 21 erst geöffnet, wenn der Verbinder 155 des zweiten Hochspannungsmoduls 150, das die zweite Hochspannungskomponente ist, abgenommen wurde. Um den Deckel 22 öffnen zu können, muss der Verbinder 155 des zweiten Hochspannungsmoduls 150, das die zweite Hochspannungskomponente ist, von dem Deckel 22 abgenommen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird, da das Relais 160 durch die Abschaltvorrichtung 305 abgeschaltet und die Zufuhr von Hochspannung von einer Versorgungsquelle beendet ist, keine Hochspannung mehr in das erste Hochspannungsmodul 20 eingespeist, das den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, umfasst. Infolge dessen ist es nicht notwendig, zusätzlich einen Interlock-Mechanismus für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, bereitgestellt wird.
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In der ersten Ausführungsform verbirgt der Verbinder 155 den Bolzen 24. Jedoch kann auch der Verbinder 240 oder der Verbinder 270 dafür ausgestaltet sein, den Bolzen 24 zu verbergen. Wenn der Verbinder 240 oder der Verbinder 270 abgenommen wird, so wird das Relais 160 ausgeschaltet, und die Stromversorgung zu dem ersten Hochspannungsmodul 20 wird gestoppt. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall der Verbinder 240 oder der Verbinder 270 der zweiten Hochspannungskomponente entspricht.
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Zweite Ausführungsform:
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6 ist eine Seitenansicht des ersten Hochspannungsmoduls 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 7 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform, die in 2 und 3 gezeigt ist, besteht darin, dass die Aufnahme 255 auf einem Substrat 25 angeordnet ist, das sich von dem Deckel 22 unterscheidet, und dass das Substrat 25 den Bolzen 24 verbirgt. Es ist anzumerken, dass das Substrat 25 an dem Deckel 22 mit einem Bolzen 26 befestigt ist und dass der Bolzen 26 an einer Position angeordnet ist, wo der Bolzen 26 erst abgenommen werden kann, nachdem der Verbinder 155 aus der Aufnahme 255 genommen wurde.
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In der zweiten Ausführungsform wird der Bolzen 24 abgenommen, und der Deckel 22 wird erst abgenommen, nachdem der Verbinder 155 abgenommen wurde, der Bolzen 26 wird abgenommen, und das Substrat 25 wird abgenommen. Danach ist der Zugang ins Innere des Gehäusekörpers 21 möglich. Auch in der zweiten Ausführungsform, wenn einer der Verbinder 155, 240 und 270 von der entsprechenden der Aufnahmen 255, 245 und 275 abgenommen wird, wie in der ersten Ausführungsform, wird das Relais 160 ausgeschaltet, und die Stromversorgung zu dem ersten Hochspannungsmodul 20 wird gestoppt.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß der zweiten Ausführungsform das Substrat 25 erst abnehmbar, wenn der Verbinder 155 des zweiten Hochspannungsmoduls 150, das die zweite Hochspannungskomponente ist, aus der Aufnahme 255 genommen wurde. Des Weiteren ist der Deckel 22 erst abnehmbar, wenn das Substrat 25 abgenommen wurde. Umgekehrt muss, um den Deckel 22 öffnen zu können, der Verbinder 155 des zweiten Hochspannungsmoduls 150, das die zweite Hochspannungskomponente ist, aus der Aufnahme 255 genommen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird, da das Relais 160 abgeschaltet und die Zufuhr von Hochspannung von einer Versorgungsquelle beendet ist, keine Hochspannung mehr in den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, eingespeist. Infolge dessen ist es, wie in der ersten Ausführungsform, nicht notwendig, zusätzlich einen Interlock-Mechanismus für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, bereitgestellt wird.
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Der Bolzen 24 ist auf Außenrandabschnitten des Gehäusekörpers 21 und des Deckels 22 angebracht. In der ersten Ausführungsform ist die Aufnahme 255 an einer Position nahe der Anbringungsposition des Bolzens 24 auf dem Deckel 22 angeordnet, das heißt, in der Nähe des Außenrandes des Deckels 22, da der Flansch 155f des Verbinders 155 dafür ausgestaltet ist, den Bolzen 24 zu verbergen. In der zweiten Ausführungsform besteht für die Aufnahme 255 keine Einschränkung hinsichtlich der Anbringungsposition, da das Substrat 25 den Bolzen 24 verbergen kann.
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In der zweiten Ausführungsform ist die Aufnahme 255 dafür ausgestaltet, auf dem Substrat 25 angebracht zu werden. Jedoch können die Aufnahmen 245, 275 ebenfalls auf dem Substrat 25 angeordnet werden, und mindestens einer der Verbinder 240, 270 kann dafür ausgestaltet sein, den Bolzen 26 zu verbergen.
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Dritte Ausführungsform:
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8 ist ein erläuterndes Schaubild, das eine schematische Ausgestaltung eines Stromversorgungssystemskreises des Stromversorgungssystems für ein Fahrzeug 10 gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der Unterschied zu dem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Anordnung mit Bezug auf die Brennstoffgaspumpe 220, die Kühlmittelpumpe 250 und das erste Hochspannungsmodul 20. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Verdrahtung für den Brennstoffgaspumpenantrieb 242 oder die Verdrahtung für den Kühlmittelpumpenantrieb 272 fehlt.
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9 ist eine Vorderansicht des ersten Hochspannungsmoduls 20 gemäß der dritten Ausführungsform. 10 ist eine Draufsicht des ersten Hochspannungsmoduls 20 gemäß der dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform hat die Brennstoffgaspumpe 220 den Verbinder 240 für die Verbindung mit der Aufnahme 245, da die Verdrahtung für die Brennstoffgaspumpenantrieb 242 fehlt. Daher ist der Spalt zwischen der Brennstoffgaspumpe 220 und dem ersten Hochspannungsmodul 20 klein, und der Bolzen 24 wird verborgen durch die Brennstoffgaspumpe 220. Dementsprechend ist der Bolzen 24 nur abnehmbar, wenn die Brennstoffgaspumpe 220 abgenommen wurde. Da die Verdrahtung für den Kühlmittelpumpenantrieb 272 fehlt, hat die Kühlmittelpumpe 250 den Verbinder 270 für die Verbindung mit der Aufnahme 275. Dementsprechend kann der Bolzen 24 nur abgenommen werden, wenn die Kühlmittelpumpe 250 abgenommen wird.
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In der dritten Ausführungsform wird, wenn die Brennstoffgaspumpe 220 abgenommen wird, der Verbinder 240 von der Aufnahme 245 gelöst, und somit wird der Schalter 245s ausgeschaltet. Dementsprechend wird auch in der dritten Ausführungsform der Deckel 22 erst dann geöffnet, nachdem der Verbinder 240 der Brennstoffgaspumpe 220, der die zweite Hochspannungskomponente ist, abgenommen wurde. Um den Deckel 22 zu öffnen, muss der Verbinder 240 der Brennstoffgaspumpe 220, der die zweite Hochspannungskomponente ist, von der Aufnahme 245 gelöst werden. Zu diesem Zeitpunkt, da das Relais 160 ausgeschaltet und die Zufuhr von Hochspannung von einer Versorgungsquelle beendet ist, wird keine Hochspannung mehr zu einem Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, zugeführt. Infolge dessen ist es nicht notwendig, zusätzlich einen Interlock-Mechanismus für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200 bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich für den Inverter für die Brennstoffgaspumpe 200, der die erste Hochspannungskomponente ist, bereitgestellt wird. Das Gleiche gilt für den Fall, dass die Kühlmittelpumpe 250 den Bolzen 24 verbirgt. Es ist anzumerken, dass mindestens eine der Brennstoffgaspumpe 220 und der Kühlmittelpumpe 250 den Bolzen 24 verbergen kann.
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Gemäß der dritten Ausführungsform gelten für die Formen des Verbinders 155, der Verbinder 240 und 270 und die Anordnungspositionen der Aufnahme 255 und der Aufnahmen 245 und 275 weniger Einschränkungen, da die Brennstoffgaspumpe 220 oder die Kühlmittelpumpe 250 den Bolzen 24 verbirgt.
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Andere Ausführungsformen:
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11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abschaltvorrichtung 305. Die Abschaltvorrichtung 305, die in den ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen verwendet wird, arbeitet mit einem System, bei dem die Steuereinheit 300 das Potenzial des Knotens N1 der ersten Steuerleitung 310 detektiert, die von der Relaissteuerleitung 320 verschieden ist. Eine erste Modifizierung unterscheidet sich dadurch, dass drei Schalter - der Schalter 255s, der Schalter 245s und der Schalter 275s - in der Relaissteuerleitung 320 zwischen der Steuereinheit 300 und dem Relais 160 angeordnet sind. Das Relais 160 gemäß der ersten Modifizierung ist ein Einschaltrelais, das sich in einem Aus-Zustand befindet, wenn es nicht mit Energie beaufschlagt wird, und in einem Ein-Zustand ist, wenn es mit Energie beaufschlagt wird. Wenn also alle drei Schalter 255s, 245s, 275s jeweils in einem Ein-Zustand sind, das heißt, wenn der Verbinder 155, der Verbinder 240 und der Verbinder 270 jeweils in die Aufnahme 255, die Aufnahme 245 und die Aufnahme 275 eingeführt sind, so wird das Relais 160 eingeschaltet. Wenn einer der drei Schalter 255s, 245s, 275s in einem Aus-Zustand ist, das heißt, wenn einer der Verbinder 155, 240, 270 von der entsprechenden der Aufnahmen 255, 245, 275 abgenommen wird, so wird das Relais 160 ausgeschaltet (abgesperrt). Gemäß der ersten Modifizierung ist die erste Modifizierung gegen Rauschen beständig, da das Potenzial eines Knotens N1 nicht detektiert wird. Selbst wenn bei der Detektion des Potenzials des Knotens N1 durch die Steuereinheit 300 eine Fehlfunktion auftritt, ist, wenn einer der drei Schalter 255s, 245s, 275s im Aus-Zustand ist, gewährleistet, dass das Relais 160 ausgeschaltet wird.
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Um eine Ausgestaltung bereitzustellen, bei der ein Befestigungselement der zweiten Hochspannungskomponente nicht gelöst ist, kann ein Befestigungselement zum Befestigen eines Deckels 22 an einer Position bereitgestellt werden, wo das Befestigungselement die zweite Hochspannungskomponente in einer Draufsicht überlappt. Alternativ kann in einem Beispiel der Flansch 155f des Verbinders 155 eine Öffnung in einer Größe haben, die größer ist als der Bolzen 24, aber nicht das Einführen eines Werkzeugs zum Lösen des Bolzens 24 erlaubt. Dementsprechend ist der Bolzen 24 nicht abnehmbar, wenn nicht der Verbinder 155 abgenommen wird, sobald der Bolzen 24 in die Öffnung eingeführt ist. In diesem Fall ist der Bolzen 24 durch die Öffnung des Verbinders 155 hindurch sichtbar. Das Gleiche gilt für den Fall, dass ein Substrat 25 verhindert, dass der Bolzen entfernt wird. Es ist anzumerken, dass ein Gehäusekörper 21 dafür ausgestaltet sein kann, einen Deckel 22 an seiner Seitenfläche und nicht auf der Oberseite zu umfassen.
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In der ersten Ausführungsform sind die Aufnahmen 255, 245 und 275 an dem Deckel 22 angeordnet. Für den Fall, dass die Verbinder 155, 240 und 270 so ausgebildet sind, dass sie den Bolzen 24 verbergen, können einige oder alle der Aufnahmen 255, 245 und 275 an dem Gehäusekörper 21 bereitgestellt werden.
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In der obigen Beschreibung ist das Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug zur Verwendung in einem Fahrzeug zur Verwendung in einem sich bewegenden Körper, der den Fahrmotor 190 umfasst. Alternativ kann ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug 10 ein Stromversorgungssystem zur Verwendung in einem Haushalt anstatt zur Verwendung in einem Fahrzeug sein.
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Die Hochspannungskomponentenanordnung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in einem sich bewegenden Körper verfügbar, der eine Hochspannungsbatterie umfasst, zum Beispiel ein Brennstoffzellenfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug und ein Benzinfahrzeug, ein Dieselfahrzeug, ein Mild-Hybridfahrzeug und dergleichen, die mit einer 48-Volt-Batterie ausgestattet sind.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen oder die Modifizierung beschränkt und kann in verschiedenen Ausgestaltungen realisiert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einem Beispiel, um einige oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen oder um einige oder alle der oben beschriebenen Auswirkungen zu erreichen, können technische Merkmale in den Ausführungsformen und der Modifizierung, die technischen Merkmalen in jedem Aspekt entsprechen, der in der Kurzdarstellung der Offenbarung beschrieben ist, nach Bedarf ersetzt oder kombiniert werden. Darüber hinaus können, sofern die technischen Merkmale nicht als wesentliche Elemente in der vorliegenden Spezifikation beschrieben sind, die technischen Merkmale nach Bedarf weggelassen werden.
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Die vorliegende Offenbarung kann als die folgenden Aspekte realisiert werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Hochspannungskomponentenanordnung bereitgestellt. Die Hochspannungskomponentenanordnung umfasst eine erste Hochspannungskomponente und eine zweite Hochspannungskomponente, die jeweils bei Empfang von Hochspannung von einer Versorgungsquelle arbeiten, einen Gehäusekörper, um die erste Hochspannungskomponente darin aufzunehmen, einen Deckel, der an dem Gehäusekörper anzubringen ist, um den Zugang ins Innere des Gehäusekörpers in einem Zustand zu verhindern, wo der Deckel an dem Gehäusekörper angebracht ist, ein Befestigungselement, das in einem Befestigungszustand zu befestigen ist, um den Deckel so zu fixieren, dass er sich nicht von dem Gehäusekörper löst, eine Aufnahme, an der die zweite Hochspannungskomponente angebracht ist, wobei die Aufnahme an einer Position angeordnet ist, die ein Lösen des Befestigungselements aus dem Befestigungszustand verhindert, während die Aufnahme die zweite Hochspannungskomponente angebracht aufnimmt, und eine Abschaltvorrichtung zum Abschalten der Zufuhr der Hochspannung von der Versorgungsquelle beim Lösen der zweiten Hochspannungskomponente von der Aufnahme.
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Um die erste Hochspannungskomponente abnehmen zu können, wird die zweite Hochspannungskomponente aus der Aufnahme genommen, und anschließend wird das Befestigungselement des Gehäusekörpers abgenommen, und der Deckel wird geöffnet.
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Gemäß dem hier besprochenen Aspekt kann der Deckel des Gehäusekörpers nicht geöffnet werden, wenn nicht die zweite Hochspannungskomponente aus der Aufnahme genommen wurde. Um den Deckel zu öffnen, muss die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst werden. Wenn die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst wird, so schaltet die Abschaltvorrichtung die Zufuhr der Hochspannung von der Versorgungsquelle ab, und somit wird keine Hochspannung mehr zu der Hochspannungskomponentenanordnung zugeführt. Infolge dessen ist es nicht notwendig, einen Interlock-Mechanismus in der ersten Hochspannungskomponente bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich zu der ersten Hochspannungskomponente bereitgestellt wird.
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In dem oben beschriebenen Aspekt kann die erste Hochspannungskomponente einen Inverter umfassen, der mit der Aufnahme zu verbinden ist, und die zweite Hochspannungskomponente kann einen Verbinder umfassen, der mit der Aufnahme zu verbinden ist, um die Hochspannung zuzuführen.
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Gemäß dem hier besprochenen Aspekt kann der Deckel des Gehäusekörpers, der den Inverter aufweist, nicht geöffnet werden, wenn nicht der Verbinder aus der Aufnahme genommen wurde. Um den Deckel zu öffnen, muss der Verbinder von der Aufnahme gelöst werden. Wenn der Verbinder von der Aufnahme gelöst ist, so wird die Zufuhr der Hochspannung von der Versorgungsquelle beendet, und somit wird keine Hochspannung mehr zu dem Inverter zugeführt. Infolge dessen ist es nicht notwendig, einen Interlock-Mechanismus in dem Inverter bereitzustellen. Das heißt, die Anzahl der Komponenten kann im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, dass ein Interlock-Mechanismus zusätzlich für den Inverter bereitgestellt wird.
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In dem oben beschriebenen Aspekt kann die zweite Hochspannungskomponente das Befestigungselement in einem Zustand verbergen, in dem sie an der Aufnahme angebracht ist.
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Gemäß dem hier besprochenen Aspekt bestehen für die Form des Verbinders und die Anordnungsposition der Aufnahme weniger Einschränkungen, da die zweite Hochspannungskomponente, wenn sie an der Aufnahme angebracht ist, das Befestigungselement verbirgt.
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In dem oben beschriebenen Aspekt kann die Abschaltvorrichtung einen Schalter zum Betätigen eines Relais umfassen, das einen Kontakt aufweist, so dass das das Relais an dem Kontakt geöffnet wird, wenn die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst wird, und der Kontakt ist an einer Verdrahtung angeordnet, die von der Versorgungsquelle der Hochspannung zu jeder der ersten Hochspannungskomponente und der zweiten Hochspannungskomponente führt.
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Gemäß dem hier besprochenen Aspekt kann, wenn die zweite Hochspannungskomponente von der Aufnahme gelöst wird, die Abschaltvorrichtung das Relais per Steuerung öffnen, so dass die Stromversorgung zu der Hochspannungskomponentenanordnung gestoppt wird.
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Die vorliegende Offenbarung kann in verschiedenen Aspekten realisiert werden, zum Beispiel als eine Hochspannungskomponentenanordnung, und darüber hinaus in verschiedenen Aspekten wie beispielsweise einem Interlock-Mechanismus und einem Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug.
